Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:164

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu nhằm nghiên cứu giải pháp kháng chấn để tăng cường khả năng chịu tải trọng động đất cho công trình. Đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh sử dụng phương pháp phân tích IDA (Ineremental Dynanic Analysis).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ------------------------------------------------------------------------ LÊ THÀNH TRUNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU GIA TỐC NỀN CỦA NHÀ CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8.58.02.01 Long An, năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN --------------------------------------------------------------------- LÊ THÀNH TRUNG PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU GIA TỐC NỀN CỦA NHÀ CAO TẦNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ NGÀNH: 8.58.02.01 Người hướng dẫn khoa học:TS. Nguyễn HồngÂn Long An, năm 2019
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí khoa học và công trình nào khác. Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ ràng./. Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thành Trung
ii LỜI CẢM ƠN Bản Luận văn thạc sỹ kỹ thuật đã được hoàn thành sau gần 2 năm học tập nghiên cứu với sự giảng dạy của quý các thầy cô giáo Trường Đại học Kinh Tế - Công Nghiệp Long An. Tác giả là học viên cao học của Khoa Xây dựng dân dụng và công nghiệp khóa 2016 - 2018. Để có kết quả này, tác giả đã nhận được nhiều sự hỗ trợ, giúp đỡ của các cơ quan có liên quan, thầy cô và đồng nghiệp. Tác giả xin bày tỏ sự cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô giáo ở Bộ môn kỹ thuật xây dựng dân dụng, Khoa sau đại học, Phòng Đào tạo ĐH & Sau ĐH – Trường Đại học Kinh Tế – Công Nghiệp Long An đã đào tạo, chỉ dạy, hướng dẫn và tạo các điều kiện, môi trường thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập thời gian qua. Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Hồng Ân đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để bản thân hoàn thành Luận văn này. Tác giả (Ký và ghi rõ họ tên) Lê Thành Trung
iii NỘI DUNG TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài: Phân tích đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của nhà cao tầng tại Thành phố Hồ Chí Minh Tác giả luận văn: Lê Thành TrungKhoá: 4 ( Lớp 16CHXD1) Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Hồng Ân Nội dung tóm tắt: 1. Lý do chọn đề tài Nghiên cứu đánh giá khả năng chịu gia tốc nền của các công trình được xây dựng trong thời gian gần đây tại Thành phố Hồ Chí Minh. 2. Lợi ích, ý nghĩa của đề tài Đề tài cho chúng ta kết quả về mức độ chịu gia tốc nền của kết cấu công trình được xây dựng trong thời gian gần đây, từ đó ta cần có những biện pháp thiết kế và cấu tạo kháng chấn phù hợp cho các công trình chịu động đất. 3. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Mục tiêu tổng quát - Tìm hiểu tổng quan về hệ kết cấu chịu lực của nhà cao tầng chịu động đất. - Tìm hiểu cách xác định tải trọng động đất tác dụng lên công trình và các phương pháp tính. - Nghiên cứu giải pháp kháng chấn để tăng cường khả năng chịu tải trọng động đất cho công trình. - Đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của nhà cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh sử dụng phương pháp phân tích IDA (Ineremental Dynanic Analysis). 3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của các công trình tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh. - Phạm vi nghiên cứu: các công trình thấp và cao tầng tại thành phố Hồ Chí Minh.
iv - Đề tài có xét đến phi tuyến hình học (hiệu ứng P- Δ) và phi tuyến vật liệu (khớp dẻo sử dụng mô hình song tuyến tính). - Đề tài sử dụng hệ cản theo Rayleight damping. 3.3 Phương pháp nghiên cứu - Lựa chọn 02 công trình và gia tốc đồ tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh. - Sử dụng phương pháp phân tích động IDA để đánh giá khả năng chịu đỉnh gia tốc nền của công trình bằng cách giải hệ phương trình theo miền thời gian. - Phân tích cơ cấu hình thành khớp dẻo trên công trình khi chịu tải trọng động đất. - Sử dụng phần mềm PTHH SAP2000, ETABS… để mô phỏng công trình chịu tải trọng động đất.
v ABSTRACT Topic: Investigation on the seimic resisting capacity of the high rise building in Ho Chi Minh City. Author: Trung Le Thanh Intake: 4 (Class code 16CHXD1) Instructor:PhD. An Nguyen Hong Outline: 1. Statement of reasons for choosing this project To assessing the bearing capacity of high-rise buildings have been constructed in recent year that subjected to ground acceleration in Ho Chi Minh City. 2. Statement of project’s significance This project provides information about the bearing capacity of high-rise buildings have been constructed in recent year that subjected to ground acceleration, so that we could use these information to modify the design according to the seismic events. 3.Overall aim and scope of study 3.1 Overall aim General information about the structural system of earthquake-resisted high-rise buildings. Determining the earthquake load impacting on the buildings and calculation methods. Researching the solution for earthquake resistance of buildings subjected to earthquake. Assessing the bearing capacity of high-rise buildings in Ho Chi Minh City that subjected to peak ground acceleration using IDA methods (Ineremental Dynanic Analysis). 3.2 Subject and scope of study Assessing the bearing capacity of high-rise buildings in Ho Chi Minh City that subjected to peak ground acceleration. Scope of study: Mid-rise and high-rise buildings in Ho Chi Minh City.
vi This project also analyzing the geometric nonlinearity (P- Δ effect) and nonlinear materials (plastic joints using double linear method). This project using Rayleight damping system. 3.3 Methodological approach Choosing 02 buildings and ground acceleration graphs in Ho Chi Minh City. Using IDA dynamic analyzing method to assess the bearing capacity of buildings that subjected to peak ground acceleration by solving the equations linked to the time domain. Analyzing the plastic joint mechanism of buildings that subjected to earthquake load.Using finite element method softwares such as SAP2000, ETABS… to model the buildings that subjected to earthquake load.
vii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU………………………………………………………. ix DANH MỤC HÌNH ẢNH………………………………………………………….x CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ ĐỘNG ĐẤT ................ 1 1.1 VÀI NÉT Về XÂY DựNG NHÀ CAO TầNG HIệN NAY ................................................. 1 1.1.1 Sự hình thành và phát triển nhà cao tầng của thế giới .......................... 1 1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng.................................................. 1 1.2 MộT Số Hệ KếT CấU CHịU LựC TRONG NHÀ CAO TầNG ............................................ 4 1.2.1 Các hệ kết cấu chịu lực cơ bản trong nhà cao tầng .............................. 4 1.2.2 Các hệ kết cấu chịu lực hỗn hợp trong nhà cao tầng ............................ 7 1.3 TảI TRọNG TÁC DụNG LÊN NHÀ CAO TầNG ............................................................ 8 1.3.1 Tải trọng thường xuyên ....................................................................... 8 1.3.2 Tải trọng tạm thời ............................................................................... 8 1.3.3 Tải trọng lắp ghép ............................................................................... 8 1.3.4 Tải trọng động đất ............................................................................... 9 1.4 VÀI NÉT Về ĐộNG ĐấT TÁC DụNG LÊN CÔNG TRÌNH............................................... 9 1.4.1 Định nghĩa về động đất ....................................................................... 9 1.4.2 Tác động của động đất tới nền đất và công trình xây dựng ................ 10 1.4.3 Đánh giá sức mạnh của động đất ....................................................... 10 1.4.4 Một số thông số kỹ thuật trong động đất ........................................... 18 1.5 Kết luận chương 19 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU TÁC ĐỘNG ĐỘNG ĐẤT ............................................................................................. 21 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN KếT CấU CHịU ĐộNG ĐấT .................................... 21 2.2 PHƯƠNG PHÁP TĨNH LựC NGANG TƯƠNG ĐƯƠNG ............................................... 21 2.2.1 Tổng quan về cách thức xác định tải trọng động đất .......................... 22 2.2.2 Cách xác định tải trọng động đất ....................................................... 23 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DạNG DAO ĐộNG VÀ PHổ PHảN ứNG ............................ 33 2.3.1 Điều kiện áp dụng ............................................................................. 33 2.3.2 Số dạng dao động cần xét đến trong phương pháp phổ phản ứng ...... 33 2.3.3 Tổ hợp các phản ứng theo dạng chính ............................................... 33 2.3.4 Trình tự tính toán .............................................................................. 34
viii 2.4 PHƯƠNG PHÁP TÍCH PHÂN TRựC TIếP PHƯƠNG TRÌNH CHUYểN ĐộNG .................. 34 2.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐẩY DầN (PUSHOVER ANALYSIS) .............................. 35 2.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐẩY DầN ĐộNG .......................................................... 36 2.7 LựA CHọN PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN................................................................. 36 2.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 37 CHƯƠNG III: MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁNG CHẤN CHO CÔNG TRÌNH NHÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP .............................................................................. 39 3.1 CÁC YÊU CầU CHUNG CHO THIếT Kế KHÁNG CHấN .............................................. 39 3.1.1 Mục tiêu thiết kế và cách thức đạt được mục tiêu thiết kế ................. 39 3.1.2 Các nguyên tắc cơ bản của thiết kế theo quan niệm hiện đại ............. 40 3.1.3 Thiết kế kháng chấn công trình chịu động đất theo TCVN 9386:2012 ...................................................................................................................... 41 3.2 CÁC TIÊU CHÍ THIếT Kế KHÁNG CHấN CHO NHÀ BÊ TÔNG CốT THÉP ..................... 45 3.2.1 Điều kiện chịu lực cục bộ.................................................................. 45 3.2.2 Quy định thiết kế theo khả năng ........................................................ 45 3.2.3 Điều kiện dẻo cục bộ ........................................................................ 45 3.2.4 Tính siêu tĩnh của kết cấu ................................................................. 46 3.3 THIếT Bị KHÁNG CHấN CHO NHÀ CAO TầNG ........................................................ 47 3.3.1 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng bị động ............ 47 3.3.2 Các thiết bị giảm chấn cho công trình cao tầng dạng chủ động.......... 49 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 51 CHƯƠNG IV: VÍ DỤ SỐ .................................................................................... 52 4.1 PHÂN TÍCH KếT CấU NHÀ CAO TầNG CHịU TÁC ĐộNG CủA ĐộNG ĐấT .................... 52 4.1.1 Thông tin công trình ......................................................................... 52 4.1.2 Trường hợp 1: PGA = 12.58 m/s2 ..................................................... 58 4.1.3 Trường hợp 2: PGA = 15.09 m/s2 ..................................................... 72 4.1.4 Trường hợp 3: PGA = 18.87 m/s2 ..................................................... 91 4.2 PHÂN TÍCH KếT CấU NHÀ THấP TầNG CHịU TảI TRọNG ĐộNG ĐấT......................... 117 4.2.1 Thông tin công trình ....................................................................... 117 4.2.2 Trường hợp 1: PGA = 2.77 m/s2 (TH1) .......................................... 118 4.2.3 Trường hợp 2: PGA = 2.89 m/s2 (TH2) .......................................... 127 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ..................................................................................... 138
ix TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 139 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 143
x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thang cường độ động đất Mercalli ........................................................ 11 Bảng 1.2 Thang cường độ động đất JMA.............................................................. 12 Bảng 1.3 Thang cường độ động đất MSK ............................................................. 13 Bảng 1.4 Tương quan giữa cấp cường độ động đất và đỉnh gia tốc nền ................. 15 Bảng 1.5 Thang đo độ Richter .............................................................................. 16 Bảng 2.1 Phương pháp tính toán động đất dựa vào mức độ phức tạp kết cấu ........ 37 Bảng 2.2 Phương pháp tính toán động đất dựa vào tính đều đặn công trình .......... 37 Bảng 3.1 Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế kháng chấn .............................. 40 Bảng 3.2 Các yêu cầu thiết kế công trình chịu động đất ........................................ 41 Bảng 4.1 Tổng hợp Mode dao động của công trình ............................................... 53 Bảng 4.2 Các trường hợp phân tích tính toán ........................................................ 55 Bảng 4.3 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH1) ............. 60 Bảng 4.4 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các dầm chịu tác động nhiều nhất (TH1) .................................................................................................................. 68 Bảng 4.5 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH2) ............. 75 Bảng 4.6 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm bị phá hoại ................................ 86 Bảng 4.7 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở các cột bị phá hoại (TH3) ............. 93 Bảng 4.8 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm bị phá hoại (TH3) ............ 104 Bảng 4.9 Tình trạng làm việc của khớp dẻo các dầm (TH1) ............................... 119 Bảng 4.10 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH1) ..................................... 124 Bảng 4.11 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột (TH2) ..................................... 128 Bảng 4.12 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm (TH2) ................................... 133
xi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tòa nhà Landmark 81 (Việt Nam)............................................................. 3 Hình 1.2 Trung tâm thương mại One World (New York) ........................................ 3 Hình 1.3 Tòa tháp Burj Khalifa (Dubai) .................................................................. 4 Hình 1.4 Khung bê tông cốt thép ............................................................................. 5 Hình 1.5 Kết cấu vách chịu lực ................................................................................ 6 Hình 1.6 Kết cấu lõi thang máy ............................................................................... 6 Hình 1.7 Vị trí phát sinh động đất .......................................................................... 10 Hình 1.8 Tòa nhà bị trận động đất đánh sập ........................................................... 17 Hình 1.9 Động đất tại Vân Nam (Trung Quốc) 17/10/2018 ................................... 18 Hình 1.10 Động đất tại Sumatra (Indonesia) 07/12/2016 ....................................... 18 Hình 2.1 Dạng của phố phản ứng đàn hồi .............................................................. 25 Hình 2.2 Phổ phản ứng đàn hồi cho các loại nền đất từ A đến E (độ cản 5%) ........ 28 Hình 4.1 Vị trí công trình PARCSpring ................................................................. 52 Hình 4.2 Mô hình 3D công trình ............................................................................ 53 Hình 4.3 Dạng dao động của công trình theo Mode 1 ............................................ 54 Hình 4.4 Dạng dao động của công trình theo Mode 2 ............................................ 54 Hình 4.5 Dạng dao động của công trình theo Mode 3 ............................................ 54 Hình 4.6 Gia tốc đồ trận động đất Kobe................................................................. 55 Hình 4.7 Đưa số liệu động đất vào trong mô hình .................................................. 56 Hình 4.8 Khai báo trường hợp tải trọng động đất ................................................... 56 Hình 4.9 Định nghĩa khớp dẻo cho cột................................................................... 57 Hình 4.10 Định nghĩa khớp dẻo cho dầm ............................................................... 57 Hình 4.11 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH1) .............................................. 58 Hình 4.12 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH1) 58 Hình 4.13 Chuyển vị khung trục F (TH1) .............................................................. 59 Hình 4.14 Chuyển vị khung trục I (TH1) ............................................................... 59 Hình 4.15 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH1) ................................ 62 Hình 4.16 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 17 (TH1) ................ 62
xii Hình 4.17 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 9 (TH1) .................................. 63 Hình 4.18 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C3 – Tầng 9 (TH1) .................. 63 Hình 4.19 Biểu đồ moment cột C20 – Tầng 18 (TH1) ........................................... 64 Hình 4.20 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 18 (TH1) .............. 64 Hình 4.21 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH1) .............................. 65 Hình 4.22 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C20 – Tầng 14 (TH1) .............. 65 Hình 4.23 Biểu đồ moment cột C14 – Tầng 8 (TH1) ............................................. 66 Hình 4.24 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 8 (TH1) ................ 66 Hình 4.25 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH1) ................................ 67 Hình 4. 26 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở cột C14 – Tầng 4 (TH1) ............... 67 Hình 4.27 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 15 (TH1) ............................ 69 Hình 4.28 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B54 – Tầng 15 (TH1) ............ 69 Hình 4.29 Biểu đồ moment dầm B55 – Tầng 14 (TH1) ......................................... 70 Hình 4.30 Tình trạng làm việc của khớp dẻo ở dầm B55 – Tầng 14 (TH1) ............ 70 Hình 4.31 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2) .............................................. 72 Hình 4.32 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t =10.13s (TH2) 72 Hình 4.33 Chuyển vị ngang khung trục F (TH2) .................................................... 73 Hình 4.34 Chuyển vị ngang khung trục I (TH2)..................................................... 73 Hình 4.35 Vị trí cột có số lượng bị phá hoại nhiều nhất qua các tầng ..................... 74 Hình 4.36 Vị trí dầm bị phá hoại ........................................................................... 74 Hình 4.37 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 18 (TH2) ................................ 77 Hình 4.38 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 18 (TH2) ................... 77 Hình 4.39 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH2) ................................ 78 Hình 4.40 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 14 (TH2) ................... 78 Hình 4.41 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 10 (TH2) ................................ 79 Hình 4.42 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 10 (TH2) ................... 79 Hình 4.43 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 18 (TH2) .............................. 80 Hình 4.44 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 18 (TH2) ................. 80 Hình 4.45 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 16 (TH2) .............................. 81 Hình 4.46 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 16 (TH2) ................. 81 Hình 4.47 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH2) .............................. 82 Hình 4.48 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH2) ................. 82 Hình 4.49 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 9 (TH2) ................................ 83 Hình 4.50 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 9 (TH2) ................... 83
xiii Hình 4.51 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 6 (TH2) ................................ 84 Hình 4.52 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 6 (TH2) ................... 84 Hình 4.53 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 3 (TH2) ................................ 85 Hình 4. 54 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 3 (TH2) .................. 85 Hình 4.55 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 – Tầng 14 (TH2) ............................ 88 Hình 4.56 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 14 (TH2) ............... 88 Hình 4.57 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 – Tầng 13 (TH2) ............................ 89 Hình 4.58 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 13 (TH2) ............... 89 Hình 4.59 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH3) .............................................. 91 Hình 4.60 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm chuyển vị lớn nhất t = 10.13s (TH3) .............................................................................................................................. 91 Hình 4.61 Chuyển vị khung trục F (TH3) .............................................................. 92 Hình 4.62 Chuyển vị khung trục I (TH3) ............................................................... 92 Hình 4.63 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................................ 95 Hình 4.64 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................... 95 Hình 4.65 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 14 (TH3) ................................ 96 Hình 4.66 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 17 (TH3) ................... 96 Hình 4.67 Biểu đồ phân bố moment cột C3 – Tầng 7 (TH3) .................................. 97 Hình 4.68 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C3 – Tầng 7 (TH3) ..................... 97 Hình 4.69 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 17 (TH3) .............................. 98 Hình 4.70 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 17 (TH3) ................. 98 Hình 4.71 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 14 (TH3) .............................. 99 Hình 4.72 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 14 (TH3) ................. 99 Hình 4.73 Biểu đồ phân bố moment cột C20 – Tầng 9 (TH3) .............................. 100 Hình 4.74 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C20 – Tầng 9 (TH3) ................. 100 Hình 4.75 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 16 (TH3) ............................ 101 Hình 4.76 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 16 (TH3) ............... 101 Hình 4.77 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 8 (TH3) .............................. 102 Hình 4.78 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 8 (TH3) ................. 102 Hình 4.79 Biểu đồ phân bố moment cột C14 – Tầng 4 (TH3) .............................. 103 Hình 4.80 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C14 – Tầng 4 (TH3) ................. 103 Hình 4.81 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 17 (TH3) ............................ 106 Hình 4.82 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 17 (TH3) ............. 106 Hình 4.83 Biểu đồ phân bố moment dầm B32 -Tầng 13 (TH3) ............................ 107
xiv Hình 4.84 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B32 – Tầng 13 (TH3) ............. 107 Hình 4.85 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 17 (TH3) ............................ 108 Hình 4.86 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 17 (TH3) ............. 108 Hình 4.87 Biểu đồ phân bố moment dầm B33 -Tầng 10 (TH3) ............................ 109 Hình 4.88 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B33 – Tầng 10 (TH3) ............. 109 Hình 4.89 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 16 (TH3) ............................ 110 Hình 4.90 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 16 (TH3) ............. 110 Hình 4.91 Biểu đồ phân bố moment dầm B44 -Tầng 10 (TH3) ............................ 111 Hình 4.92 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B44 – Tầng 10 (TH3) ............. 111 Hình 4.93 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 17 (TH3) ............................ 112 Hình 4.94 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 17 (TH3) ............. 112 Hình 4.95 Biểu đồ phân bố moment dầm B54 -Tầng 10 (TH3) ............................ 113 Hình 4.96 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B54 – Tầng 10 (TH3) ............. 113 Hình 4.97 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 17 (TH3) ............................ 114 Hình 4.98 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 17 (TH3) ............. 114 Hình 4.99 Biểu đồ phân bố moment dầm B55 -Tầng 10 (TH3) ............................ 115 Hình 4.100 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B55 – Tầng 10 (TH3) ........... 115 Hình 4.101 Vị trí dầm bị phá hoại (TH3) ............................................................. 116 Hình 4.102 Phối cảnh công trình nhà phố tại Thành phố Hồ Chí Minh ................ 117 Hình 4.103 Chuyển vị đỉnh công trình (TH1) ...................................................... 118 Hình 4.104 Phản ứng của công trình tại thời điểm 9.92s (TH1) ........................... 118 Hình 4.105 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 Tầng Lửng (TH1)......................... 122 Hình 4.106 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 Tầng Lửng (TH1)............ 122 Hình 4.107 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 Tầng 3 (TH1) ............................. 123 Hình 4.108 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 Tầng 3 (TH1) ................ 123 Hình 4.109 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – T1 (TH1)........................ 125 Hình 4.110 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C4 – T1 (TH1)........................ 126 Hình 4.111 Biểu đồ chuyển vị đỉnh công trình (TH2) .......................................... 127 Hình 4.112 Phản ứng của kết cấu tại thời điểm 10.11s (TH2) .............................. 127 Hình 4.113 Biểu đồ phân bố moment cột C1 – Tầng 1 (TH2) .............................. 129 Hình 4.114 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C1 – Tầng 1 (TH2) ................. 129 Hình 4.115 Biểu đồ phân bố moment cột C2 – Tầng 1 (TH2) .............................. 130 Hình 4.116 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C2 – Tầng 1 (TH2) ................. 130 Hình 4.117 Biểu đồ phân bố moment cột C6 – Tầng 1 (TH2) .............................. 131
xv Hình 4.118 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C6 – Tầng 1 (TH2) ................. 131 Hình 4.119 Biểu đồ phân bố moment cột C8 – Tầng 1 (TH2) .............................. 132 Hình 4.120 Tình trạng làm việc của khớp dẻo cột C8 – Tầng 1 (TH2) ................. 132 Hình 4.121 Biểu đồ phân bố moment dầm B1 – Tầng lửng (TH2) ....................... 136 Hình 4.122 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B1 – Tầng lửng (TH2) .......... 136 Hình 4.123 Biểu đồ phân bố moment dầm B11 – T3 (TH2)................................. 137 Hình 4.124 Tình trạng làm việc của khớp dẻo dầm B11 – Tầng 3 (TH2) ............. 137
1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ CAO TẦNG VÀ ĐỘNG ĐẤT 1.1 Vài nét về xây dựng nhà cao tầng hiện nay 1.1.1 Sự hình thành và phát triển nhà cao tầng của thế giới Tốc độ đô thị hóa và sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, xã hội là động lực thúc đẩy làm thay đổi chất lượng hình ảnh không gian kiến trúc đô thị, kèm theo đó tại một số nước phát triển và đang phát triển, nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc, trung tâm thương mại, khách sạn… tăng lên đáng kể, trong khi quỹ đất xây dựng lại thiếu trầm trọng làm giá đất tăng lên. Từ việc nhìn nhận: “Các công trình cao tầng là biểu tượng của một đô thị văn minh”, người ta hiểu đó như là chiến lược phát triển tất yếu và rất khoa học. Việc phát triển nhà cao tầng, nhất là các tòa nhà chọc trời tại các đô thị lớn trên thế giới là xu hướng tất yếu để tương xứng với cấu trúc đô thị đa trung tâm, linh hoạt, có sức sống và có sức cạnh tranh cao hơn ở nhiều lĩnh vực; cùng với nhiều yếu tố và các giá trị khác, chúng góp phần tạo dựng hình ảnh của một “Đô thị hiện đại”, khẳng định đẳng cấp hay thương hiệu của đô thị, biểu trưng cho một quốc gia, thậm chí một dân tộc. Việc xây dựng các công trình cao tầng và vươn lên chiều cao còn là khẳng định về trình độ khoa học, công nghệ trong lĩnh vực xây dựng nói riêng và trình độ khoa học nói chung của một quốc gia. Chính vì điều đó việc các quốc gia đua nhau xây dựng các công trình cao tầng thể hiện sức mạnh kinh tế, trình độ khoa học. Không thể phủ nhận sức hấp dẫn của những thành phố sở hữu những tòa nhà chọc trời trên thế giới như tháp Burj Dubai (Các tiểu vương quốc ả rập thống nhất); tháp Taipe tại Đài Bắc (Đài Loan); Trung tâm tài chính Thượng Hải (Trung Quốc); tháp đôi Petronas (Kuala Lumpur - Malaysia); Trung tâm tài chính quốc tế (IFC2) Hồng Kông. Những tòa nhà này không chỉ giúp thúc đẩy kinh tế mà còn mang ý nghĩa thể hiện sự giàu có của quốc gia, tốc độ tăng trưởng cao, sự thịnh vượng và những chính trị gia xem tòa nhà cao tầng như biểu hiện cho quyền lực là những yếu tố đẩy cơn sốt cao ốc tiếp tục trong nhiều năm nữa, ngay cả những thành phố ít được biết đến trong vùng cũng có tham vọng cháy bỏng được sở hữu các kiến trúc thật độc đáo để thay đổi diện mạo của mình, sẵn sàng đưa ra nhiều ưu đãi để biến điều đó thành hiện thực. 1.1.2 Định nghĩa và phân loại nhà cao tầng 1.1.2.1 Định nghĩa
2 Hiện nay chưa có câu trả lời chính xác, rõ ràng và được mọi người thừa nhận về những công trình được xếp vào loại nhà cao tầng. Theo định nghĩa của ủy ban quốc tế nhà cao tầng là nhà mà chiều cao của nó ảnh hưởng đến ý đồ và phương pháp thiết kế được gọi là nhà cao tầng. Hoặc nói cách khác tổng quan hơn: một công trình xây dựng được xem là nhà nhiều tầng ở tại một vùng hoặc một thời kỳ nào đó nếu chiều cao của nó là yếu tố quyết định các điều kiện thiết kế, thi công hoặc sử dụng khác với các ngôi nhà thông thường [13]. − Phân loại theo mục đích sử dụng: 1.1.2.2 Phân loại nhà cao tầng + Nhà ở. + Nhà làm việc và các dịch vụ khác. + Khách sạn. − Phân loại theo hình dạng: + Nhà tháp: mặt bằng hình tròn, tam giác, vuông, đa giác điều cạnh, trong đó việc giao thông theo phương đứng tập trung vào một khu vực duy nhất. + Nhà dạng thanh: mặt bằng chữ nhật, trong đó có nhiều đơn vị giao thông theo phương thẳng đứng. − Phân loại theo chiều cao nhà: + Nhà cao tầng loại I : Từ 09 đến 16 tầng (cao nhất 50m). + Nhà cao tầng loại II : Từ 17 đến 25 tầng (cao nhất 75m). + Nhà cao tầng loại III : Từ 26 đến 40 tầng (cao nhất 100m). + Nhà cao tầng loại IV : 40 tầng trở lên (nhà siêu cao tầng). − Phân loại theo vật liệu cơ bản dùng để thi công kết cấu chịu lực: + Nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép. + Nhà cao tầng bằng thép. + Nhà cao tầng có kết cấu hỗn hợp bê tông cốt thép và thép. Các nước trên thế giới tùy theo sự phát triển Nhà cao tầng của mình mà có cách phân loại khác nhau. Hiện nay nước ta đang có xu hướng theo sự phân loại của Ủy ban nhà cao tầng Quốc tế. Về mặt kết cấu, một công trình được định nghĩa là cao tầng khi độ bền vững và chuyển vị của nó do tải trọng ngang quyết định. Tải trọng ngang có thể dưới dạng gió bão hoặc động đất. Mặc dù chưa có sự thống nhất chung nào về định nghĩa Nhà cao tầng nhưng có một ranh giới được đa số Kỹ sư kết
3 cấu chấp nhận, đó là từ Nhà thấp tầng sang Nhà cao tầng có sự chuyển tiếp từ phân tích tĩnh học sang phân tích động học khi nhà chịu tải gió, động đất,… tức là vấn đề về dao động và ổn định nói chung. Thách thức đối với Kỹ sư kết cấu hiện nay là các công trình Nhà cao tầng ngày càng cao hơn, nhẹ hơn và mảnh hơn so với các Nhà cao tầng trong quá khứ. Các nghiên cứu trên thế giới cũng khẳng định xu hướng này trong tương lai, thông qua các kết quả so sánh cho thấy các công trình có độ mảnh cao đồng thời cũng mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn [13]. Hình 1.1 Tòa nhà Landmark 81 (Việt Nam) Hình 1.2 Trung tâm thương mại One World (New York)